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ⓘ 外层空间




                                               

小行星

小行星 (希臘語: Αστεροειδής ,英語: Asteroid )為微型行星的一種。以太陽系而言,小行星屬於太陽系小天體(SSSB),和行星一樣環繞太陽運動,但體積和質量比行星小得多。廣義的小行星大小介於流星體和矮行星之間,直徑可從數公尺至1.000公里不等,包括在這個尺寸下太陽系裡非彗星的所有小天體。但大部分的小行星都分布於內太陽系,加上外太陽系小天體(如半人馬群和海王星外天體)的物理特性和內太陽系小天體有所差異,因此「小行星」一詞更常被用於專指內太陽系非彗星的小天體。 小行星一般被認為是由太陽系形成時期的微行星演變而來,是至今發現數量最多的太陽系天體,至2018年底為止,太陽系內共已有約78.9萬顆小行星被確認(包含外 ...

                                               

行星

行星 (英語: planet ;拉丁語: planeta ),通常指自身不發光,環繞著恆星的天體。其公轉方向常與所繞恆星的自轉方向相同(由西向東)。一般來說行星需具有一定質量,行星的質量要足夠的大(相對於月球)且近似於圓球狀,自身不能像恆星那樣發生核聚變反應。2007年5月,麻省理工學院一組空间科學研究隊發現了已知最熱的行星(2040攝氏度)。隨著一些具有太陽大小的天體被發現,「行星」一詞的科學定義似乎更形迫切。歷史上行星名字來自於它們的位置(与恒星的相对位置)在天空中不固定,就好像它們在星空中行走一般。太陽系内肉眼可見的5顆行星水星、金星、火星、木星和土星早在史前就已經被人類發現了。16世紀後日心说取代了地心说,人類 ...

                                               

彗星

彗星 (希臘語: Κομήτης ,德語: Komet ,英語: Comet ,有時也被誤記為 慧星 )是由冰構成的太陽系小天體(SSSB),當其朝向太陽接近時,會被加熱並且開始釋氣,展示出可見的大氣層,也就是彗髮,有時也會有彗尾。這些現象是由太陽輻射和太陽風共同對彗核作用造成的。彗核是由鬆散的冰、塵埃、和小岩石構成的,大小從P/2007 R5的數百米至海爾博普彗星的數十公里不等,但大部分都不會超過16公里。 彗星的軌道週期範圍也很大,可以從幾年到幾百萬年。短週期彗星來自超越至海王星軌道之外的柯伊伯帶,或是與離散盤有所關聯。長週期彗星被認為起源於歐特雲,這是在古柏帶外面,伸展至最近恆星一半距離上,由冰凍天體構成的球殼。長週期彗星受 ...

                                               

天文攝影

天文攝影 (英語: Astrophotography )為一特殊的攝影技術,可記錄各種天體和天象,月球、行星甚至遙遠的深空天體。天文攝影不一定要在夜間進行,一些特殊的天象如日食就需在日間拍攝。所需的器材因拍攝對象而異,簡單如一台配備標準鏡頭的單鏡反光機(SLR),複雜如連接到望遠鏡的冷卻CCD相機,都可進行拍攝。除了天文台,全球有數量龐大之天文愛好者積極投入這活動,甚至視之為興趣。 一幅成功之天文攝影照片具有一定的欣賞價值,部分作品更可用作科學研究。例如流星雨照片可供天文學家推算出流星雨輻射點的準確位置,部分超新星爆炸甚至記錄在感光板上多年方由學者辨認出來。 近十幾年由於數碼相機、冷凍式電荷耦合元件(CCD)與摄像头等 ...

                                               

宇宙 (系统)

宇宙 (英语:Cosmos)是人类对于客观宇宙(英語:Universe)所理解的产物。 一般来说,英语詞「cosmos」所表示的是一个有序且和谐的系统。它源自于古希腊语詞「κόσμος( kosmos )」,原義是秩序或装饰,於混乱(chaos)的概念正好相反。但相對客觀宇宙不必然允含有序且和諧的意味。汉语中的宇宙表示上下四方为宇,古往今来为宙。 现今这个词经常作为源自于拉丁语的Universe(宇宙)的同义词,具體的分別是宇宙指謂的是外延,宇宙 系統指內涵。

                                               

蘇聯太空犬

在1950年代到1960年代之間,蘇聯太空署使用一群犬隻進行次軌道和軌道上的太空飛行,以確認人類太空飛行的可行性。 在成為太空犬之前,這些犬隻是莫斯科的流浪犬。在1950年代到1960年代之間,蘇聯的太空任務總共發射了至少57犬次上太空,太空狗的實際數字比57低,因為部分犬隻參與了超過一次的任務。

                                               

衛星

衛星 ,是環繞一顆行星按閉合軌道做周期性運行的天體。如地球的衛星是月球。不過,如果兩個天體的質量相當,它們所形成的系統一般稱為雙行星系統,而不是一顆行星和一顆天然衛星。通常,兩個天体的质量中心都處於行星之內。因此,有天文學家認為冥王星與冥衛一應該歸類為雙行星,但2005年發現兩顆新的冥王星衛星,使問題複雜起來了。

                                               

火箭

火箭 或稱 噴進器 ,是一種利用排出物質以製造反作用力而前進的載具,因火箭機構最早用於發射箭矢上,因此在中文稱為火箭。另外古代将箭頭附上可燃物質並點火的箭矢也叫火箭,但不在本篇的討論範圍內。

                                               

航天器

航天器 又名 太空载具 、 航天器 或 太空船 ,是在地球大气层以外的宇宙空间中,基本按照天体力学的规律运动的各种飞行器。航天器与自然天体的不同之处在于其可以受控改变其运行轨道或进行回收。常见的航天器包括人造卫星、空间探测器、航天飞机和各种空间站等。航天器要完成其任务必须具备发射场、运载器、航天测控系统、数据采集系统、用户站台以及回收设施等的配合。如果需要載人,更需要攜帶維生資源、生命維持系統、成員觀察訓練程序的協助。V2火箭可算是一般人心中世界上第一個航天器。

                                               

天鵝座宇宙飛船

天鵝座宇宙飛船 (英語: Cygnus )為美國軌道科學公司因應美國國家航空暨太空總署商業軌道運輸服務(Commercial Orbital Transportation Services)發展計畫的一部分而正在開發的無人駕駛補給飛船(Unmanned resupply spacecraft),計畫是藉由安塔瑞斯火箭來將飛船運送至國際太空站所在軌道以補給物資。在美國太空梭宣佈將會退役後,自2000年8月起國際太空站的補給任務便逐漸由無人載具的定期發射任務取代,這包括有俄羅斯聯邦太空局的進步號太空船、歐洲太空總署的自動傳送載具、宇宙航空研究開發機構的H-II傳送載具與SpaceX的天龍號太空船。而美國國家航空暨太空總署計畫藉由與天鵝座宇宙飛船建立合作關係,進一步發展自身國內的航空與航 ...

                                               

龙飞船

龙飞船 ( SpaceX Dragon )是一個由SpaceX公司開發的宇宙飞船,是第一款由私人企业开发并发射进入近地轨道并返回地球的宇宙飞船,是首款为国际空间站进行货运补给的私人航天企业宇宙飞船,,是目前唯一有下行运输能力的货运飞船,也是目前唯一实现重复使用的货运飞船。 龙飞船由SpaceX的猎鹰9号运载火箭发射,SpaceX公司正在以该飞船为基础开发载人龙飞船。

                                               

龙飞船2号

飛龍2號 (SpaceX Dragon 2),又譯 龙飞船2号 ,又称 载人龙飞船 、 龙飞船V2 ,是SpaceX的第二代飛龍號。 第一代的外型與目前使用的貨運型相同,而飛龍2型外觀有了較大的改變,將拋棄式的逃逸火箭直接做在艙體側面結構上。它将会是美國最新一款经过载人认证的宇宙飞船,是美國在2011年以後重新獲得載人太空能力,開發初期曾野心勃勃的想於重返地球時,直接使用反推力火箭進行软着陆,後來因技術問題放棄,改用降落傘減速,落海回收,並以此定案。 它携带4个侧挂式的推进器仓,每个舱内有2台 SuperDraco 发动机,既能作为发射逃逸系统,也能用于动力着陆。它还有更大的舷窗,从底部伸出的着陆支架,新的飞控电脑、航电系统,重新设计的太阳 ...

                                               

阿波羅太空船

阿波羅太空船 (Apollo spacecraft),是為了實現美國而設計的一個一次性使用的太空飛行器。該計劃旨在於1960年代結束前成功完成載人登月並安全返回地球。阿波羅太空船由 指令/服務艙 (CSM) 及 登月艙(LM) 所組成。在組裝運載火箭時,則多附加了兩個部件在太空船上: 發射逃逸系統(LES) ,只在發射時出現緊急狀況時使用;以及 太空船/登月艙接合器(SLA) ,用來裝載登月艙並將指令/服務艙與運載火箭相連。 太空船這樣的設計乃是基於所選定的月球軌道交會方案:將已對接好的指令/服務艙及登月艙一同送往月球並進入月球軌道。之後登月艙分離並登上月球,而指令/服務艙則仍留在軌道上。在登月任務完成後,指令/服務艙及登月艙在月球軌道 ...

                                               

暴風雪號穿梭機

暴風雪號穿梭機 ( 11F35 K1 )是蘇聯的暴風雪號太空穿梭機計劃中,唯一一架发射的穿梭機。在該計劃於1993年終止前,它只在1988年執行過一次轨道飞行任務。 與美國的穿梭機类似,暴風雪號降落後也由一架運輸機从降落地點運回發射場。執行此任務的是为运载暴风雪号专门设计的安-225運輸機,它是世界上迄今为止最大的飛機。另外,發射方式則是與美國的太空梭不同,蘇聯太空梭沒有主引擎,而是跟著重型火箭能量號綑綁上天,能量號也成為史上載重最強的火箭。

                                               

ISRO軌道飛行器

軌道飛行器 (英語: Orbital Vehicle ,以下簡稱OV)是印度載人航天計劃所用的太空艙。此太空艙設計能搭載3名太空人,計劃中的升級版將具有交匯對接功能。在它的處女航裡,這個ISRO最大型的太空艙將搭載2名人員,在地球上400 km(250 mi)上空繞行多達七天。依計畫OV將藉ISRO的GSLV Mk III發射。 2014年12月18日,印度斯坦航空有限公司首次進行此太空艙的無人飛行實驗。

                                               

行星際運輸系統運載火箭

行星際運輸系統運載火箭 為SpaceX研發的私人出資发射载具,最初設計目的為實現行星际运输系统至火星及其他太陽系目的地之任務,行星際運輸系統運載火箭的設計工作已於2012年展開,而首次飛行不早於2020年代。 行星際運輸系統運載火箭為兩節式火箭,第一節搭載42部猛禽火箭發動機,該發動機由SpaceX設計及製造,以 次冷度 甲烷/液氧為燃料,該種推進劑仍未被廣泛使用,如同先前獵鷹9號運載火箭的設計,行星際運輸系統運載火箭第一節採 可回收 模式,发射载具於每次發射後垂直降落,而行星際運輸系統運載火箭能夠完全回收,包括第二節及太空飛船,運載能力屬於超重型運載火箭級別,回收版本近地轨道運載能力約300公噸(660.000英磅),一次性版 ...

                                               

猎户座飞船

猎户座飞船 ( Orion )是美國太空總署( NASA )研發的新一代載人太空飛行器,其每一架可以承载4名宇航员。這是原有星座计划中的一部分,该计划旨在2020年将人类再次送往月球,并接着征服如火星等太阳系内目标。 美國總統奥巴马在2010年2月1日正式提议取消星座计划,因为这一计划是" 超预算、进度落后而且缺乏新意”。有關法案於同年10月成為法律,星座计划宣告終結。不過,獵戶座飞船的計劃獲得保留、現稱為Orion Multi-Purpose Crew Vehicle MPCV。 獵戶座於2014年12月5日進行第一次飛行。

                                               

進步號太空船

進步號太空船 (俄語: Прогресс )是俄羅斯的無人駕駛貨運太空船,可以運送物資到國際太空站。這種太空船是從聯盟號宇宙飛船衍生過來的,並可藉由聯合號運載火箭發射來進入太空。

                                               

联盟号宇宙飞船

联盟号 (俄語: Союз , IPA: )是苏联研制的第三代载人飞船,与之相对应的载人航天计划称为联盟计划。其名「聯盟」即指蘇聯。該款太空船由1946年成立的第一设计局在1960年代研發製造,蘇聯解體由俄羅斯聯邦太空局後繼續使用至今。在2011年美國停用太空梭後,聯盟號成為目前來往國際太空站的唯一載人太空船。

                                               

百年星舰

百年星舰 (英語: 100 Year Starship ,简称 100YSS )是美国國防高等研究計劃署(DARPA)与美国国家航空航天局(NASA)合作的一项星际旅行计划。该计划于2012年1月启动,目标是未来一百年内使人类能够进行恒星际旅行。该计划的第一个目标是火星,或是火星的两个卫星。被认为是1970年代英国代达罗斯计划的延续。 由首位黑人女航天员 梅 杰米森 (Mae Jemison)担任主席的多萝西 杰米森基金会(Dorothy Jemison Foundation for Excellence)正领导研究这一计划。与其合作的还有非營利组织 伊卡洛斯星际 (Icarus Interstellar)以及企业发展基金会(Foundation for Enterprise Development)。 预计在2030年,美国将把4名宇航员送上火星。飞 ...

                                               

富士號太空船

富士號太空船 (日語:ふじ),為日本曾经计划發展的一种載人太空船设计方案,為一種不可重複使用的太空載具,並以小裝備來降低成本,最终宇宙航空研究開發機構放弃该设计方案。這臺太空船屬於膠囊狀太空船,預測性能比聯合號佳,酬載人員數為3人,太空船直徑約3.5公尺(一說3.7公尺)。而且加速度較小,不會造成太空人極大的負擔。

                                               

神舟飛船

神舟飞船 是中国载人航天计划(921工程)研制的载人宇宙飞船系列,其原型机神舟一号于1999年11月20日成功发射,而其发展型号神舟五号于2003年10月15日第一次完成载人飞行。2011年11月1日发射的神舟八号为其正式定型型号。神舟系列飞船与俄罗斯的联盟号飞船外貌相似,但具备全新的结构和更大的尺寸,是全世界目前正在运用的空间最大的载人飞船。神舟号由推进舱、返回舱、轨道舱和附加段构成,总长约9米,总重约8吨。神舟系列载人飞船由专门为其研制的长征二号F火箭发射升空,发射基地是酒泉卫星发射中心,回收地点位于内蒙古中部的四子王旗。

                                               

空间探测器

空间探测器 (英語: space probe )也称 深空探测器 ,是用于探测地球以外天体和星际空间的无人航天器。空间探测器的基本构造多与人造地球卫星相近,但探测器通常用于执行某一特定探測或調查的任务,因而会携带相应的特殊设备。由于离地球较远通信不畅,空间探测器通常有较完备的自动化系统,甚至具有一定程度的人工智能,以便在无人控制的情况下按實際情況來進行任務。

                                               

人造衛星

人造衛星 ,在不產生歧义的情況下亦稱 衛星 ,是由人類建造的航天器的一种,是数量最多的一种。人造衛星以太空飛行載具如运载火箭、太空梭等發射到太空中,像天然衛星一樣環繞地球或其它行星运行。通訊衛星就是在地球軌道上,放置衛星,以作為地面微波與廣播站間的通信媒介。雖然通訊衛星的造價很高,但由於能傳輸大量的資訊,而且免除架設的費用,因此對於長距離的傳輸仍是最普遍與最經濟的方法;因為一個通訊衛星所傳播的地域相當的大,只要三個通訊衛星就能涵蓋地球上大部分的地域。

                                               

太空競賽

太空竞赛 (英語: Space Race 、俄語: Космическая гонка )发生于二十世纪(1955年-1972年),是美国和苏联这两个冷战对手为了争夺航天实力的最高地位而展开的竞赛。第二次世界大战结束后,两国的太空竞赛就以导弹为主的核軍備競賽拉开了帷幕, 德国火箭 技术及人员的俘获使其成为可能。技术优势享有至高无上的地位,是保障国家安全的必然需要,也是意识形态先进的基本象征。太空竞赛展开开拓性的努力,向月球、金星、火星发射人造衛星,无人驾驶空间探测器,以及向近地轨道和月球发射载人飞船。这项竞赛开始于1955年8月2日,在这四天前,美国发表声明,计划在国际地球物理年发射人造卫星。苏联对此回应,声称在不久的将来苏联也将发射卫 ...

                                               

航天

航天 指与研究和探索外层空间有关的领域,航天器在太空的航行活动。科学界一般把太阳系内的航行活动称为" 航天”,而把太阳系外的航行活动称为" 航宇 ”。 按航天器探索、开发和利用的对象划分,航天包括环绕地球的运行、飞往月球的航行、飞往太阳系内其他行星及其卫星的航行、星际航行(行星际航行、恒星际航行)。按航天器与探索、开发和利用对象的关系或位置划分,航天飞行方式包括飞越(从天体近旁飞过)、绕飞(环绕天体飞行)、着陆(降落在天体上面)、返回(脱离天体、重返地球)。 执行军事任务(具有军事目的)的航天活动,称为军用航天;执行科学研究、经济开发、工业生产等民用任务(具有非军事目的)的航天活动,称为民用航天;执 ...

                                               

太空工程

太空工程 (英語: astronautical engineering ,或cosmonautics engineering),工程學的理論與實做領域之一,主題在研究在地球大氣層之外的航行技術,也就是研究航太科技的學科。人造衛星與各種運載工具的設計與製作就是這個領域的課題之一。 太空工程需要面對在太空的高度真空、強力輻射線、在近地轨道的地磁效應等嚴苛的環境。

外层空间
                                     

ⓘ 外层空间

外层空间 ,亦称 外太空 、 宇宙空间 ,简称 空间 、 外空 或 太空 (英語: outer space ),指的是地球大氣層及其他天體之外的虛空區域。

與真空有所不同的是,外太空含有密度很低的物質,以等離子態的氫為主。其中還有電磁輻射、磁場等。理論上,外層空間可能還包含暗物質和暗能量。

外太空與地球大气层並沒有明確的界線,因為大氣隨著海拔增加而逐漸變薄。假設大氣層温度固定,大氣壓會由海平面的大約1013毫巴,隨著高度增加而呈指數化減少至零為止。

国际航空联合会定義在100公里的高度為卡門線,為現行大氣層和太空的界線定義。美國認定到達海拔80公里的人為太空人,在太空船重返地球的過程中,120公里是空氣阻力開始發生作用的界線。

                                     

1. 環境

太空的空氣稀薄,幾乎真空,而且能清晰看見地面上所看不見的星星,因此,美國太空總署放置了哈勃望遠鏡用以觀察宇宙。

                                     

2. 太空相對於軌道

若要執行一個軌道,太空船必須飛得比在次軌道飛行器更快。太空航具必須要有足夠的水平速度才能進入軌道,也就是重力加諸於太空航具的加速度必須小於或等於由水平運動產生的向心加速度(參見圓周運動)。因此進入軌道的太空航具不只是進入太空,還必須要有足夠的軌道速度(角速度)。對低地球軌道,這大約是7.900米/秒(28.440公里/小時);相對之下,最快的飛機(不包括再入的太空航具)是美國空軍的X-15在1967年創造的,它的速度只有2.200米/秒(7.920公里/小時)。

康斯坦丁 齐奥尔科夫斯基最早意識到,無論使用何種化學燃料,多級火箭都是必不可少的。能夠在地球的重力場中獲得自由,並且進入行星際空間的逃逸速度大約是28.800公里/小時(8公里/秒),進入低地球軌道的速度所需要的能量(32 MJ/kg)大約攀爬到相同高度所需要能量(10 kJ/km kg)的20倍。

次軌道飛行和軌道飛行有著主要的不同,環繞地球的穩定軌道(也就是不受大氣阻力的影響),最低的高度是海拔350公里(220英里),一般常見的誤解是單純的認為軌道只要在這個高度就是達到太空的邊界。理論上說,在任何的高度都可以獲得需要的軌道速度,只是大氣拖曳排除了高度太低的軌道。只要有足夠的速度,飛機也可以進入軌道,但是在目前,這個速度數倍於目前的技術可以達到的合理速度。

另一個常見的誤解是軌道上的人在地球的引力之外,因為他們是「漂浮著」。他們會漂浮是因為他們是自由落體:他們伴隨著太空船一起加速了落向地球,但同時他們也以夠快的速度離去直線的路徑,讓他們在地球的表面上保持恆定的距離。地球的引力遠遠超過范艾倫帶,並且使月球保持在距離地球平均384.403公里(238.857英里)的軌道上。

                                     

3. 分類

太空不是完美的真空:不同的區域由不同的大氣圈和" 風”所定義,並且主導著那些區域,並且風會向外擴展超越原本定義的區域。地球空間從地球的大氣層向外擴展到地球的磁層,使它與太陽風的行星際空間有所區隔。行星際空間延伸到了太陽圈,這是太陽風和星際介質的風交會的地方。星際空間繼續延伸到銀河系的邊緣,然後逐漸隱沒至星系間的空洞。

                                     

3.1. 分類 地球空間

地球空間 是鄰近地球的外太空區域。地球空間地方包括大氣層上層的區域,像是電離層和磁層,范艾倫輻射帶也在地球空間內。在地球的大氣層和月球之間的地區有時也稱為「地月空間」。

雖然它滿足外太空的定義,但在卡門線之上數百公里空間內的大氣密度依然可以對衛星造成足夠的阻力。許多人造衛星都在這個稱為低地球軌道的區域內運作,並且每隔幾天就需要啟動它們的引擎來維持軌道。此處的阻力雖然很低,但在理論上仍足以超越太陽帆所受到的輻射壓力,而這是行星際旅行所建議的一種推進系統。

充塞在地球空間內的帶電粒子密度非常低,他們的運動受到地球磁場的控制。這些由電漿形成的物質會受到太陽風暴的擾動,在太陽風的驅動下形成流向地球上層大氣層的電流。

當磁暴發生在地球空間的兩個地區,輻射帶和電離層,會造成強烈的擾動。這些風暴造成的高能電子流量增加,能夠對衛星上的電路造成永久性的損害。擾亂電信和GPS技術,並且即使在低地球軌道的太空人也會受到危害。它們也會在地球的磁極附近創造出極光。

地球空間還包含許多之前發射的載人或不載人太空船遺留下的殘骸,會對後續的太空船造成潛在的危害。有些碎片在經過一段時間後會重返地球的大氣層內。

缺乏空氣的地球空間(和月球表面)是天文學家觀察所有電磁頻譜的理想場所,由哈伯太空望遠鏡傳送回來的精彩圖片可見一斑,允許來自137億年前的光-幾乎就是大爆炸的時期-被觀測到。

地球空間的上層邊界是磁層和太陽風交界的介面,內側的邊界是電離層。或者說,地球空間是地球大氣層上層和地球磁場抵達的最外側之間的外太空。

                                     

3.2. 分類 行星際空間

行星際空間 是太陽系內圍繞著太陽和行星的空間,這個區域由行星際介質主導,向外一直延伸到太陽圈,在那兒銀河系的環境開始影響到伴隨著太陽磁場的粒子流量,並且超越太陽磁場成為主導。行星際空間由太陽風來定義,來自太陽連綿不絕的帶電粒子創造了稀薄的大氣圈(稱為太陽圈),深入太空中數十億英里。風中的質點密度為5-10 質子/cm 3 ,並且以 350-400km/s的速度在移動。太陽圈的距離和強度與太陽風活動的程度息息相關。自1995年起發現系外行星的意義為其它的恆星也有能力擁有自己的行星際介質。

行星際空間的體積內幾乎是純粹的真空,在地球軌道附近的平均自由半徑大約是1天文單位。但是,這個空間並非完全的真空,到處都充滿著稀疏的宇宙線,包括電離的原子核和各種的次原子粒子。這兒也有氣體、電漿和塵粒、小流星體和到目前為止已經被微波光譜儀發現的數十種不同有機分子。

行星際空間包含太陽生成的磁場,也有行星生成的磁場,像是木星、土星和地球自身的磁場。它們的形狀都受到太陽風的影響,而類似淚滴的形狀,有著長長的磁尾伸展在行星的後方。這些磁場可以捕獲來自太陽風和其它來源的粒子,創造出如同范艾倫帶的磁性粒子帶。沒有磁場的行星,像是火星和水星,但是金星除外,它們的大氣層都逐漸受到太陽風的侵蝕。

                                     

3.3. 分類 恆星際空間

星際空間 是在星系內未被恆星或它們的行星系佔據的空間。星際介質-依照定義-存在於星際空間。

                                     

3.4. 分類 星系際空間

星系際空間 是有物質的空間和星系之間的空間,星系際空間非常接近完全的真空,但通常仍會有自由的塵埃和碎片。在星系團之間,稱為空洞的空間,則幾乎是完全的真空。有些理論認為每立方米一顆氫原子的密度相當於宇宙的平均密度。但是,宇宙的密度很顯然是不均勻的;他的密度從在星系內非常高(包括在星系內有著高密度的結構,像是行星、恆星、和黑洞等)到在廣大的空洞內非常低,遠低於宇宙平均值的密度。

圍繞和延伸在星系之間,有著稀薄的電漿,它們被認為具有宇宙纖維狀結構,這是比宇宙的平均密度略為密集的區域。這些物質被稱為 星系際介質(IGM) ,並且通常是被電離的氫;也就是包還等量的電子和質子的電漿。IGM的密度被認為是宇宙平均密度的10至100倍(每立方公尺擁有10至100顆氫原子)。在富星系團內的密度高達平均密度的1000倍。

星系際介質被認為主要是電離氣體的原因是以地球的標準來看,它的溫度被認為是相當高的(雖然有些地區以天文物理的標準來看只是溫暖)。當氣體由空洞進入星系際介質,它被加熱至10 5 K到 10 7 K,這是足夠讓氫原子在碰撞時被撞出的電子成為自由電子,像這種溫度的星系際介質被稱為溫熱星系際介質(WHIM)。電腦的模擬顯示,在宇宙中約有一半的原子物質可能存在於這種溫熱、稀薄的狀態。當氣體從溫熱星系際介質的纖維狀結構進入星系團的宇宙斯狀結構的界面時,它的溫度會升得更高,溫度可以達到10 8 K或更高。